癌变·畸变·突变

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纳米银对中国仓鼠肺成纤维细胞的细胞毒性和遗传毒性

于永生1,2,3,施  畅2,3,*,徐丽明4,韩  刚2,3,尹纪业2,3,马华智2,3,丁日高2,3,*   

  1. 烟台大学药学院,山东  烟台  264005
  • 收稿日期:2014-06-22 修回日期:2014-09-29 出版日期:2014-11-30 发布日期:2014-11-30
  • 通讯作者: 施 畅,E-mail:shich08@hotmail.com,Tel:010-66930754; 丁日高,E-mail:dingrigao@nic.bmi.ac.cn,Tel:010-66931631
  • 作者简介:于永生(1986- ),男,山东烟台人,硕士研究生,研究方向:药理学。E-mail:mr.yosef.v@hotmail.com
  • 基金资助:

    重大新药创制科技重大专项基金(2013ZX09302303,2012ZX093 01-001-008)

Cytotoxicity  and  genotoxicity  of  silver  nanoparticles  on  the  Chinese  hamster  lung  fibroblast  cell  line

YU  Yong-sheng1,2,3,SHI  Chang2,3,*,XU  Li-ming4,HAN  Gang2,3,YIN  Ji-ye2,3,MA  Hua-zhi 2,3,DING  Ri-gao2,3,*   

  1. Department  of  Pharmacy,  Yantai  University,  Yantai  264005
  • Received:2014-06-22 Revised:2014-09-29 Online:2014-11-30 Published:2014-11-30

摘要:

目的:  研究纳米银对中国仓鼠肺成纤维细胞(CHL)的细胞毒性和遗传毒性并探讨其作用机制。方法:以梯度浓度(2.5、5.0、10.0、20.0、40.0和80.0  μg/mL)纳米银染毒CHL细胞,MTT比色法计算IC50以评估纳米银的细胞毒性水平。利用PI染色分析细胞周期变化并计算细胞增殖指数;Annexin  V-FITC和PI双染检测细胞凋亡和坏死发生率,同时观察细胞染毒后的形态变化,记录前向角散射(FSC)和侧向角散射(SSC)信号;Giemsa染色中期分裂相涂片分析染色体畸变发生率。结果:纳米银毒性水平与纳米银浓度呈正相关(r=0.804,P<0.05),IC50为21.68  μg/mL。22.0  μg/mL纳米银与CHL细胞接触24  h后,细胞形态发生明显改变;细胞群SSC信号显著增强,为细胞摄入纳米银提供间接证据;细胞周期在G2/M期被捕获,对G0/G1期、S期以及细胞增殖指数变化情况影响显著(P<0.01);22.0  μg/mL纳米银染毒CHL  24  h后凋亡发生率与对照组差异明显(P<0.01);各浓度纳米银诱导染色体结构畸变率均大于5%(P<0.01),中高浓度四倍体发生率达到溶剂对照组的10倍以上(P<0.01)。结论:纳米银对CHL细胞有显著的细胞毒性和遗传毒性,线粒体功能受损、细胞凋亡在纳米银的细胞毒性和遗传毒性中起到重要作用。

关键词: 纳米银, 中国仓鼠肺成纤维细胞, 细胞毒性, 遗传毒性, 细胞周期, 凋亡

Abstract:

OBJECTIVE:  To  study  the  cyto-and  genotoxicities  of  silver  nanoparticles  (silver-NPs)  on  Chinese  hamster  lung  fibroblast  cell  line  (CHL)  and  explore  their  possible  mechanisms.  METHODS:CHLs  were  exposed  to  gradient  concentrations  of  silver-NPs  2.5,5.0,10.0,20.0,40.0  and  80.0  μg/mL,then  MTT  assay  was  employed  to  reveal  the  IC50  which  was  used  to  evaluate  the  cytotoxicity  potential  of  silver-NPs.  Cell  cycle  analysis  was  performed  with  PI  dye,and  proliferation  indexes  were  calculated  as  well.  Apoptosis  was  detected  with  Annexin  V  FITC- PI  dye,morphology  changes  after  exposure  and  forward  scatter  channel  (FSC)  and  side  scatter  channel(SSC)  were  recorded  simultaneously.  Chromosomal  aberrations  were  analyzed  by  reading  slides  with  metaphases  stained  by  Giemsa.  RESULTS:Cytotoxicity  on  CHL  was  positively  associated  with  the  concentration  of  silver-NPs  (r=0.804,P<0.05), IC50  was  21.68  μg/mL.  Morphology  changes  were  clearly  visible  after  CHLs  were  treated  with  22.0  μg/mL  silver-NPs  for  24  h.  Significantly  enhanced  SSC  signal  existed  in  CHL  populations  after  periods  of  exposure  to  silver-NPs,which  implied  uptake  of  silver-NPs.  CHL  cycle  was  found  to  be  arrested  in  G2/M  phase,and  cell  proliferation  index  as  well  as  G0/G1  phase,S  phase  were  significantly  changed  compared  with  vehicle  control  (P<0.01).  Furthermore,apoptosis  was  found  to  be  significantly  increased  after  22.0  μg/mL  silver-NPs  exposure  for  24  h  (P<0.01).  Silver-NPs  exposure  also  induced  CHL  chromosome  structure  aberration  with  more  than  5%  incidence  at  all  tested  concentrations  (P<0.01).  Tetraploid  in  high  and  middle  concentrations- treated  groups  were  10  times  higher  than  the  vehicle  control(P<0.01).  CONCLUSION:Silver-NPs  showed  significant  cytotoxicity  and  genotoxicity  in  CHL,where  mitochondrial  dysfunction  and  apoptosis  might  play  important  roles.

Key words: silver , nanoparticle, Chinese , hamster , lung , fibroblast , cell, cytotoxicity, genotoxicity, cell , cycle, apoptosis